1、斜二，WuhaninstituteoTTcdmnkigy課程設計說明書課程設計名稱：單片機課程設計課程設計題目：數(shù)字式溫度計的設計學院名稱：電氣信息學院專業(yè)班級：15電力(3)班學生學號：名：學生成績：師：課程設計時間：2017.10.30至2017.11.5格式說明（打印版格式，手寫版不做要求）（1）任務書三項的內容用小四號宋體，1.5倍行距。（2）目錄（黑體，四號，居中，中間空四格），內容自動生成，宋體小四號。（3）章的標題用四號黑體加粗（居中排）。（4）章以下的標題用小四號宋體加粗（頂格排）。（5）正文用小四號宋體，1.5倍行距；段落兩端對齊，每個段落首行縮進兩個字。（6）圖和表中文字用

2、五號宋體，圖名和表名分別置于圖的下方和表的上方，用五號宋體（居中排）。（7）頁眉中的文字采用五號宋體，居中排。頁眉統(tǒng)一為：武漢工程大學本科課程設計。（8）頁碼：封面、扉頁不占頁碼；目錄采用希臘字母i、n、m排列，正文采用阿拉伯數(shù)字1、2、3排列；頁碼位于頁腳，居中位置。（9）標題編號應統(tǒng)一，如：第一章，1,1.1,；論文中的表、圖和公式按章編號，如：表1.1、表1.2；圖1.2、圖1.2；公式（1.1）、公式（1.2）。武漢工程大學本科課程設計武漢工程大學本科課程設計 武漢工程大學本科課程設計第四章設計電路與原理溫度傳感器原理DS18B20數(shù)字溫度計是DALLAS公司生產的1-Wire,即單總

3、線器件，具有線路簡單、體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，線路簡單，在一根通信線上，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。DS18B20是美國DALLAS公司新推出的一種可組網(wǎng)數(shù)字式溫度傳感器，與DS1820相似，DS18B20也能夠直接讀取被測物體的溫度值。但是與DS1820相比，DS18B20的功能更強大些。它體積小，電壓適用范圍寬（35V），用戶還可以通過編程實現(xiàn)912位的溫度讀數(shù)，即具有可調的溫度分辨率，因此它的實用性和可靠性比同類產品更高。DS18B20內部結構如圖4.1所示，主要由4部分組成：溫度傳感器、64位ROM、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TI、配置寄存器。由圖4.1可

4、見，DS18B20只有一個數(shù)據(jù)輸入輸出口，屬于單總線專用芯片之一。DS18B20工作時被測溫度值直接以“單總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。其內部采用在線溫度測量技術，測量范圍為55125C，在-1085時，精度為0.5C。每個DS18B20在出廠時都已具有唯一的64位序列號，因此一條總線上可以同時掛接多個DS18B20，而不會出現(xiàn)混亂現(xiàn)象。另外用戶還可自設定非易失性溫度報警上下限值TH和TL（掉電后依然保存）。DS18B20在完成溫度變換后，所測溫度值將自動與存儲在TH和TL內的觸發(fā)值相比較，如果測溫結果高于TH或低于TL，DS18B20內部的告警標志就會被置位，表示溫值超出

5、了測量范圍，同時還有報警搜索命令識別出溫度超限的DS18B20。1/064位ROM-,新：單線接口高速援杼存儲器匕控制邏輯溫度傳感器高溫觸發(fā)器口!低溫觸發(fā)器1/064位ROM-,新：單線接口高速援杼存儲器匕控制邏輯溫度傳感器高溫觸發(fā)器口!低溫觸發(fā)器TLA位URC發(fā)生器圖4.1DS18B20內部結構64位閃存ROM的結構如圖4.2所示8b檢驗CLC48b序列號8b工廠代碼（10H）MSBLSBMSBLSBMSBLSB圖4.264位ROM的結構首先是8位的產品單線系列編碼，接著是每個器件的唯一的序號，共有48位，最重要的8位是前面56位的CRC校驗碼（循環(huán)冗余校驗碼），這也是多個DS18B20可以

6、采用一線進行通信的原因。非易失性溫度報警觸發(fā)器TH和TL，可通過軟件寫人用戶報警上下限。DS18B20的內部測溫電路框圖如圖4.2所示，圖中低溫度系數(shù)振蕩器的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器1，高溫度系數(shù)振蕩器隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入。圖中還隱含著計數(shù)門，當計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產生的時鐘脈沖進行計數(shù)，進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將-55所對應的基數(shù)分別置人減法計數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計數(shù)器1和溫度寄存器被預置在-55所對應的一個基數(shù)值。減

7、法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)振蕩器產生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器1的預置值減到。時溫度寄存器的值將加1,減法計數(shù)器1的預置將重新被裝人，減法計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)振蕩器產生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖4.2中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)門仍未關閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值，這就是DS18B20的測溫原理。圖4.2DS18B20的內部測溫電路框圖由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴格

8、的時序要求。DS18B20有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設備，單總線器件作為從設備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。AT89C52的介紹AT89C52是美國Atmel公司生產的低電壓、高性能CMOS8位單片機，片內含8KB的可反復擦寫的程序存儲器和12B的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片

9、內配置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強大的AT89C52單片機可靈活應用于各種控制領域。AT89C52單片機屬于AT89C51單片機的增強型，與Intel公司的80C52在引腳排列、硬件組成、工作特點和指令系統(tǒng)等方面兼容。其主要工作特性是：片內程序存儲器內含8KB的Flash程序存儲器，可擦寫壽命為1000次；片內數(shù)據(jù)存儲器內含256字節(jié)的RAM；具有32根可編程I/O口線；具有3個可編程定時器；中斷系統(tǒng)是具有8個中斷源、6個中斷矢量、2個級優(yōu)先權的中斷結構；串行口是具有一個全雙工的可編程串行通信口；具有一個數(shù)據(jù)指針DPTR；低功耗工作模式有空閑模式和掉電模式；具有可編

10、程的3級程序鎖定位；工作電源電壓為5V，最高工作頻率為24MHz。軟件部分具體分為音樂程序和流水燈程序，利用C語言進行編寫。有發(fā)聲模塊、數(shù)碼管顯示模塊、電阻模塊。研究方法：單片機音樂流水燈系統(tǒng)總體功能的實現(xiàn)與各個模塊的基本功能密不可分，因此必須要從各個模塊的單獨設計入手。（1）晶振電路模塊晶振是晶體振蕩器的簡稱，在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡，電工學上這個網(wǎng)絡有兩個諧振點，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當?shù)慕咏谶@個極窄的頻率范圍內，晶振等效為一個電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電

11、容它就會組成并聯(lián)諧振電路。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。晶振有一個重要的參數(shù)，那就是負載電容值，選擇與負載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標稱的諧振頻率。一般的晶振的負載電容為15P或12.5p，如果再考慮元件引腳的等效輸入電容，則兩個22P的電容構成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。（2）復位電路模塊這個模塊主要進行復位操作。（3）流水燈模塊要實現(xiàn)流水燈功能，只要將幾個發(fā)光二極管依次點亮、熄滅，發(fā)光二極管便會一亮一滅地成為流水燈了。在此還應注意一點，由于人眼

12、的視覺暫留效應以及單片機執(zhí)行每條指令的時間很短，在控制發(fā)光二極管亮滅的時候應該延時一段時間，否則就看不到“流水”效果了。（4）電阻模塊這里將增加一個27K。的RP1接在AT89C52單片機的P0.0-P0.7引腳上。（5）按鍵模塊按鍵模塊將增加一個模式鍵、一個加速鍵、一個減速鍵進行相應的按鍵操作。（6）發(fā)聲模塊發(fā)聲模塊的主要部件是蜂鳴器LSI,蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場來驅動振動膜發(fā)聲的。（7）數(shù)碼管顯示此模塊主要是用來顯示按鍵模塊對音樂控制的顯示。最后單片機音樂流水燈系統(tǒng)的設計和研究必須要實現(xiàn)音樂與流水燈的完美結合，在研究的過程中要切實解決面臨的各種問題，認真查找相

13、關文獻資料，加強溝通，遇到問題要獨立思考。設計過程中要按照步驟來，一步一個腳印，首先做好整體布局，從理論設計出發(fā)，羅列出所需硬件清單，然后購買相應的硬件設施，在經(jīng)過大量的仿真實驗無誤后，再動手進行相應的硬件設置AT89C52并非所有的地址都被定義，從80HFFH共128個字節(jié)只有一部分被定義，還有相當一部分沒有定義。對沒有定義的單元讀寫將是無效的，讀出的數(shù)值將不確定，而寫入的數(shù)據(jù)也將丟失。不應將數(shù)據(jù)寫入未定義的單元，由于這些單元在將來的產品中可能賦予新的功能，在這種情況下，復位后這些單元數(shù)值總是“0”。T2/P1.0匚T2EXZP1.1匚1.2E1.3r1.4L1.5E1.G匚1.7ERST匚

14、EKD/P3.0匚-TXD/P3.1匚INT0/F3.2匚IWT1/P3.3匚T0/P3.4匚T1/P3.5匚m/P3.G匚M/P3.7匚KTAL2匚KTAL1匚PDIPG加匚1=40Vcc1=40Vcc239P0.0/ADO33SP0.1/AD14371P0.2/AD2536P0.3/AD3B35P0.4/AD4734P0.5/AD5S33F0.6/AD6q321P0.7/OT1031EA/VPP1130ale/FESC1223FESN1328P2.7/A151427P2.8/A141526P2.5/A131G25P2.47Al217241P2.3/A11IS23P2.2/A1Q1322P2

15、.1/Ag2021P2.O/AS7段數(shù)碼管數(shù)碼管的一種是半導體發(fā)光器件，數(shù)碼管可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，區(qū)別在于八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個用于顯示小數(shù)點的發(fā)光二極管單元DP(decimalpoint),其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管是一類價格便宜使用簡單，通過對其不同的管腳輸入相對的電流，使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字能夠顯示時間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)的器件。驅動方式有直流驅動和動態(tài)顯示驅動。直流驅動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅動，或者使用如BCD碼二-十進制譯碼器譯碼進行驅動。優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多。動態(tài)顯示驅動是將所有

16、數(shù)碼管通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示。將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。4.結構原理圖DS15皆卜25HXTAL-IXTAL2RETP切EN廬E到PSDO士AD12五023/AD3frAD45EO5D67ED7phj5百q

17、ljABpN2/A10R2yAIIP22A12目EA1演P盾A1dERAI5匚；一PWMlqp.12PI.8PIApl.5PI5二7P3,?RX口P3mlqH-N7口P3.3JWP34/T0P35口1P3.G囪P37容圖4.5接線圖程序#include#include包含NOP函數(shù)#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineAlarmTemper60/溫度報警限設置sbitDQ=P0;sbitLED=P16;ucharcodetable=0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6

18、F;uchartemperature,ten,bits;/全局變量/延時50us函數(shù)voiddelay_50us(uintt)每次50us延時，最大誤差13usucharj;for(;t0;t-)for(j=19;j0;j-);/延時2us函數(shù)voiddelay_2us(unsignedchari)每次2us精確延時，最大誤差6uswhile(-i);/蜂鳴器報警函數(shù)voidalarm()if(temperature=AlarmTemper)LED=1;elseLED=0;/數(shù)碼管顯示函數(shù)voidLEDDisplay()P2=tableten;P3=0 xfb;delay_50us(20);/

19、十位延時1msP3=0 xff;P2=tablebits;P3=0 xf7;delay_50us(20);/個位延時1msP3=0 xff;/DS18B20初始化函數(shù)voidDS18B20Reset()DQ=0;delay_50us(10);延時513usDQ=1;delay_50us(1);/延時50uswhile(!DQ);_nop_();讀DS18B20函數(shù)ucharDS18B20ReadByte()uinti;uchardat=0;for(i=0;i=1;DQ=1;/釋放delay_2us(2);if(DQ)dat|=0 x80;delay_2us(20);/延時40到45usDQ=1

20、;/釋放總線return(dat);/寫DS18B20函數(shù)voidDS18B20WriteByte(uchardat)ucharj;for(j=0;j=1;DQ=1;/釋放總線_nop_();/溫度轉換函數(shù)voidtemperConvert()DS18B20Reset();DS18B20WriteByte(0 xcc);/跳過讀序號列號的操作DS18B20WriteByte(0 x44);/啟動溫度轉換/讀出溫度函數(shù)voidtemperRead()uchartemph,templ;DS18B20Reset();DS18B20WriteByte(0 xcc);/跳過讀序號列號的操作DS18B20

21、WriteByte(0 xBE);/讀RAM數(shù)據(jù)tempi=DS18B20ReadByte();/溫度的低八位temph=DS18B20ReadByte();/溫度的高八位temperature=(temph4);ten=temperature%100/10;/十位bits=temperature%10;/個位/主函數(shù)voidmain()ucharj;while(1)temperConvert();for(j=0;j250;j+)LEDDisplay();temperRead();將讀RAM的函數(shù)放到這兒是因為溫度的轉換要用750ms時間，這里用Display()函數(shù)來達到延時效果alarm();P1,MI2P1.CT2EXP12P1,MI2P1.CT2EXP12F11F14P1SP16FIT第五章電路的組裝與調試（1）按照電路圖對相關元件進行連接，其中注意芯片各管腳的作用以及該如何進行接線。（2）當上步驟完